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1、血 液 循 环(2)CIRCULATION第二节心肌的生物电现象和生理特性Cardiac bioelectricity and physiology,问题：1 引起心脏收缩活动的兴奋来自何处？2 为什么心脏四个腔室能够作协调的收缩活动？3 为什么心脏的收缩活动是收缩和舒张交替而 不是强直收缩？4 心脏的舒缩与心电的关系？本讲内容：1 心脏兴奋传导的系统2 心电周期中生物电描述3 自律细胞的跨膜电位(自动兴奋)-阈电位4 初读ECG,兴奋传导的基础-心肌细胞膜的生物电。一、心肌细胞的分类：1工作细胞-执行收缩功能的心肌细胞。心房肌、心室肌，丰富的胶原纤维。2自律细胞-除有兴奋性和传导性外，具有自
2、动产生节律性兴奋能力的心肌细胞。P细胞和Purkinje cell。肌原纤维少，收缩功能丢失。3非收缩非自律细胞-位于传导系统中，传导性很底，控制心脏节律性活动的作用。,心肌细胞类型根据生物电特征-0除极速度快反应和慢反应细胞,快反应细胞,非自律细胞-心房肌和心室肌细胞,自律细胞-浦氏细胞,慢反应细胞,自律细胞-窦房结、房结区、结希区细胞,非自律细胞-结区细胞,(一）心脏特殊传导系统组成分布 1 窦房结-右心房和上腔静脉连接处，P细胞、过渡细胞。2 P细胞-位于结中，自律细胞。过渡细胞(transitional cell)-位于结周边，传导P细胞产生的兴奋。P细胞(苍白细胞，pale cell
3、,pacemaker cell,起搏细胞)-比普通细胞小，直径5-10um卵圆形,胞质苍白，内少肌原纤维，线粒体，和肌管系统。3 房室交界(房室 结区)-房室间特殊传导组织。心房兴奋传入心室。(1)房结区：心房和结区间，有传导性和自律性。(2)结区：房室结。有传导性，无自律性。(3)结希区：结区和希氏束之间，有传导性和自律性。,4 房室束(希氏束，His bundle)-房室束走行于室间隔内-室间隔膜分为左右两支，右束支较细-分布于右心室，左束支呈带状，分支多，布于左心室。房室束由蒲氏细胞组成。5 Purkinje 氏纤维网-左右束支的最后分支，形成网状，布于心内膜 至心外膜，与普通心肌细胞相
4、连。将心房传来的兴奋迅速传至全心室。Purkinje cell比普通心肌细胞粗，传导兴奋速度快，4M/s：0.4M/s。,6 优势传导通路(preferential pathway)-右心房卵圆窝前方等部位，肌纤维排列方向一致，结构整齐，传导较其它心房肌快，将窦房结兴奋快速传 导房室 交界处。,Fig Conduction system of heart,二、心肌细胞的生物电现象锋电位-0除极和1复极组成的尖锋状电位图。外向电流，内向电流-以正流动方向来表示电的变化。阈电位(快通道Na+-70mv，慢通道Ca+-50-35mv)-动作电起动的最低电位。膜电位-膜两侧正负电荷分布不同所产生的电位
5、差。自动除极-3期末最大复位电极后，4期膜电位并不稳 定在此一水平，立即自动除极，达 到阈电位后，出现另一动作电位。,第一内向电流-快反应细胞(心室肌，心房肌，浦氏细胞)0期除极的快Na+内流-快Na+通道。第二内向电流-引起窦房结细胞0期除极的内向电流。由Ca2+负载，Na+K+。激活的膜电位为-100mv。起搏电流-4期内向电以通称。(Na，K)离子流通道,生物电示意图,0,1,2,3,4,Na+,K+,Ca+,阈电位,膜电位,(一)工作细胞的跨膜电位及其形成机制0期：除极。-90mv-+30mv。1-2ms,Na+复极：1期。膜电位30mv降至0mv。快速复极期 10ms。锋电位：0期+
6、1期。K+2期复极：0mv-100-150ms。细胞两侧呈等电位状态-平台期。区别于骨骼肌和神经纤维。Ca+,K+平衡。3期复极：复极速度快，0mv-90mv。快速复极末期。100-150ms。K+4期：静息期。Ca+,Na+,形成机制-钠通道的大量开放，膜两侧浓度梯度及电位梯度的驱动-Na+快速内流-0期去极。-Na通道迅速开放迅速关闭的心肌细胞-快反应细胞，快反应电位。-Na,K,Ca的参与-不同的离子通道与心电周期内不同时期的开放。,离子通道开放时间0期-快Na+通道开放1期-K通道开放，快Na+通道关闭2期-慢Ca+通道，K+通道开放3期-K+通道开放，Ca+通道关闭4期-慢Na+通道
7、开放,K+通道开放，Na-K泵，恢复静息膜电位。,Fig Myocardiac cell bioelectricity,heart contraction and ion trans,跨膜离子流-跨膜运动的离子。1 内向离子流*INa 快速Na+内流 0期，第一内向电流*Isi 缓慢内向电流 Ca2+,第二内向电流。分三部分1 Ica.f 快速Ca内流，融合于Na内流的最后部分。2 Is1,2本质不清，Na-Ca交换电流。3 Ica.s微弱缓慢的Ca内流，维持快反应细胞的平台期。*If 超极化激活非特异性内向离子流 Na+，4期2 外向离子流*Ikl 2，3期复极，快反应细胞。*Ik 3期 复
8、极电流，主要为K，有Na参与，形成4 期除极的主要离子流*Ito 1期，快反应细胞1期离子流，K，Na以上为电压门控离子流。,3化学门控离子流*乙酰胆碱 K+通道*ATP依从性K+通道 I Na-K-Ca2+通道-胞内Ca+增高激活的一种非特异性离子通道，载流离子Na，K，浦氏细胞动作电位复极后产生的一种短暂的除极电位)延迟后除极电位，形成异位搏动。洋地黄中毒低K,Na，胞内Ca+超负荷，异位搏动。,(二)自律细胞的跨膜电位及其形成机制 自律细胞产生自动节律 性兴奋的基础-4期自动除极(缓慢舒张期 极)。4期净内向电流。原因：1内向电流渐增强2外向电流渐衰。3两者兼。,Purkinje cel
9、l(快反应细胞)-离子本质：主要Na+，K+参与。起搏内向电流-一种被膜的超极化激活的非特异性内向离子流(If)。通道允许Na+通过，不同于快Na+通道。不同点：*激活的电压水平不同，*通道阻断剂不同，If被铯(Cs)阻断，快NA通道被河豚毒阻断。,心室 肌,窦房结,0,mv,0,1,2,3,4,0,4,3,心室肌与窦房结动作电位比较,三、窦房结细胞跨膜电位及形成机制,窦房结与心室肌动作电位时间差1 窦房结0期除极速度慢于浦氏细胞2 窦房结4期复极速度快于浦氏细胞,四、心肌的电生理特性(一)兴奋性-具有受刺激时产生兴奋的能力。阈值大兴奋性低，反之则高。影响因素：1静息电位水平(最大复极电位)。
10、2 阈电位水平。3 Na通道的性状(1)Na通道活动具有电压依从性和时间依从性。-静息电位-90mv处于备用状态，易被激活。复活-在膜电位恢复到 静息电位水平时，Na+通道才重新恢复到备用状态，即恢复再兴奋的能力的过程。,兴奋性时期变化 有效不应期-动作电位由0期到复极3期，膜内电位达到-60mv，这一段不能再产生动作电位的时间。相对不应期-从有效不应期完毕到复极化基本完成(-80mv)这段时间。超常期-由-80到-90mv这段时间，兴奋性较高。,兴奋性周期性变化与收缩关系 心肌有效不应期长(绝对不应期长)。病理：(相对不应期内)期前收缩-代偿性间歇。,相对不应期,代偿性间歇,期前收缩,心肌电
11、位期前收缩与代偿性间歇,(二)自动节律性-组织细胞在没有外来刺激条件下，自动发生节律性兴奋的特性。正常起搏点-窦房结。潜在起搏点-其它部位的自律组织。异位起搏点-心房心室依从当时节律性最高部位的兴奋而跳动。,五、窦房结对潜在起搏点的控制：1 抢先占领-窦房节自律性高于其它自律组织。窦房结100次/分，房室交界50次/分，浦氏纤维25次。,2超速压抑(Overdrive suppression)-一旦外来兴奋驱动突然停止，该起搏点自身需要一定时间才能从被压抑状态下恢复过来，这种现象称之。*形成的机理：潜在起搏点被动兴奋的频率远远超过其自身的自动兴奋频率，并且这种长时间的“超速”兴奋，对其自身的兴
12、奋产生了抑制效应，超速压抑的程度与两个起搏点自动兴奋频率的差别平行，频率差别越大，抑制效应愈强。窦房结-房室 结。,决定自律性的因素：1 最大复极电位与阈电位的差距，2 4期膜自动复极的速度。,六、神经系统对心肌生物电活动和收缩的影响,(一)迷走神经和乙酰胆碱的作用 1 激动心肌细胞膜上的M受体，负性变力，负性变时，负性传导。促进外向K+流。抑制Ca2+通道，减少Ca2+内流。(二)心交感神经和Nadr。Nadr与受体结合。正性变力，正性变时，正性传导。1 增加Ca2+通道开放概率，0期Ca2+内流，慢反应细胞电位上升速度增加，传导加快。2 加强4期跨膜内向电流，自动除极加快。3 复极相K+外流增快，复极加快，不应期缩短。4 加强心肌收缩力。胞内Ca2+增加。,四、心电图(ECG)何谓心电图2 反映什么3 如何读心电图,心房,心室,+30 mv,-80,0,0.2,0.4,0.8 s,3mv,T,P,R,Q,S,0,1,2,3,4,心电图,机械收缩,Fig Normal eletrocardiogram(ECG).,Fig ECG of acute myocardioinfarctas.:pathogenic Q wave.,Fig Ventriculat premature beat().,
